(Phys.org) — Arbete av ett team av kemiingenjörer vid Penn State och Rice University kan leda till en ny klass av billiga organiska solceller.

"Föreställ dig om du kunde göra solceller lika enkelt som du kan skriva ut affischer eller tidningar - du kunde göra ark av detta, sa Enrique Gomez, biträdande professor i kemiteknik. "Det representerar en grundläggande förändring i det sätt på vilket vi gör solceller."

De flesta solceller idag är oorganiska och gjorda av kristallint kisel. Problemet med dessa, Gomez förklarade, är att oorganiska solceller tenderar att vara dyra, stel och relativt ineffektiv när det gäller att omvandla solljus till elektricitet.

Men organiska solceller erbjuder ett spännande alternativ som är flexibelt och potentiellt billigare.

Det finns inte många organiska solceller för närvarande. Han sa, "Det finns ett gäng prototyper som flyter runt. Du ser dem på platser som i solcellsdrivna bärbara väskor och på toppen av några bussdepåer."

Problemet är att huvuddelen av organiska solceller använder fullerenacceptorer - en kolbaserad molekyl som är extremt svår att skala upp för massproduktion.

Gomez tillvägagångssätt hoppar över fullerenacceptorn helt och hållet och försöker kombinera molekyler i en lösning.

Tanken på att använda molekylär självmontering för solceller är inte ny, men Gomez sa, "Det har inte blivit väl genomfört."

Han fortsatte, "Det är som att försöka blanda olja och vatten." Problemet är att svaga intermolekylära interaktioner och oordning vid korsningar av olika organiska material begränsade prestandan och stabiliteten hos tidigare organiska solceller.

Men genom att kontrollera nanostrukturen och morfologin, teamet designade om molekylerna för att länka samman på ett bättre sätt.

Ingenjörerna kunde kontrollera donator-acceptor-heterojunctions genom mikrofasseparerade konjugerade blocksampolymerer.

"Vi har inte bara visat kontroll över mikrostrukturen, men också kontroll över gränssnittet som ansvarar för de första stegen i fotogenerering på ett sätt som aldrig tidigare uppnåtts, " sa Gomez.

Resultatet, som beskrevs i ett färskt nummer av American Chemical Society's Nanobokstäver tidning, är en organisk solcell gjord av blocksampolymerer som är tre procent effektiv.

Teamet inkluderade Penn State kemiteknik doktorand Changhe Guo; student Matt Witman; Rafael Verduzco, Louis Owen biträdande professor i kemisk och biomolekylär teknik vid Rice University; Joseph Strzalka, forskare vid Argonne National Laboratory; och forskare Cheng Wang och Alexander Hexemer från Lawrence Berkeley National Laboratory.

Även om lagets prototyp inte är lika effektiv som vissa solceller som är kommersiellt tillgängliga, Gomez förklarade att arbetet visar att flexibla organiska solceller verkligen är möjliga.

"Våra celler just nu fångar inte mycket ljus. Vi måste se tillbaka och designa om molekylen. Vi tror att vi kan göra bättre än 3 procent, " han sa.